ĆWICZENIE LABORATORYJNE NR 2.

(Analiza makroskopowa).

Wydział Budownictwa sporządził: Michał Wolańczyk

Lądowego i Wodnego sprawdziła: dr inż.. Krystyna Szcześniak

Badania makroskopowe mają na celu określenie nazwy, rodzaju gruntu i niektórych jego cech fizycznych bez pomocy przyrządów. Najczęściej obejmują określenie rodzaju i nazwy gruntu, stanu, jego barwy i wilgotności oraz zawartości węglana wapnia- CaCO₃.

Oznaczenie nazwy gruntów niespoistych (sypkich):

Do tej grupy zaliczamy grunty drobnoziarniste niespoiste oraz gruboziarniste zawierające do 2% frakcji iłowej.

Mamy do czynienia z gruntem tego rodzaju, gdy po wyschnięciu do stanu powietrzno suchego stanowi niezwiązane ze sobą cząstki lub grudki rozpadające się pod wpływem lekkiego nacisku palcem.

Nazwa gruntów sypkich zależy od procentowej zawartości frakcji o danych wymiarach i jest określana makroskopowo na podstawie wzrokowej oceny wielkości i ilości ziaren poszczególnych frakcji.

Oznaczenie nazwy gruntów spoistych:

Nazwa zależy od zawartości frakcji iłowej, pyłowej i piaskowej (f_i, f_, f_p). Mamy do czynienia z takim gruntem, gdy po wyschnięciu do stanu powietrzno suchego tworzy zwarte grudki.

Wyróżnia się cztery rodzaje gruntów spoistych (stopni spoistości), przy czym spoistość nadaje gruntom frakcja iłowa:

1. mało spoiste o zawartości f_i do 10%,

2. średnio spoiste o zawartości f_i od 10% do 20%,

3. zwięzło spoiste o zawartości f_i od 20% do 30%,

4. bardzo spoiste o zawartości f_i ponad 30%.

Rodzaje gruntów spoistych określa się makroskopowo na podstawie próby wałeczkowania, a w przypadkach szczególnie wątpliwych uzupełnia się ją próbą rozmiękania.

Próba wałeczkowania:

Do badania pobieramy próbkę bez ziaren żwirowych i formujemy kulkę o średnicy około 7mm. Kulkę wałeczkujemy tak długo, aż utworzy się wałeczek o średnicy 3mm.

Gdy wałeczek po osiągnięciu średnicy 3mm nie wykazuje spękań, to należy ponownie ugnieść kulkę i ponownie wałeczkować. Czynność powtarzamy dopóki, dopóty przy kolejnym wałeczkowaniu do średnicy 3mm wałeczek popęka lub rozkruszy się.

Podczas tych czynności liczymy ilość wałeczkowań do chwili spękania i obserwujemy sposób spękania.

Z wyglądu wałeczka wnioskujemy o spoistości gruntu:

-jeżeli wałeczek przy wałeczkowaniu rozpłaszcza się lub rozsypuje i nie daje się wałeczkować to grunt jest mało spoisty f_i<5%,

-jeżeli rozwarstwia się podłużnie to jest również mało spoisty, ale 5%<f_i<10%,

-jeżeli od początku do końca wałeczkowania powierzchnia wałeczka jest bez połysku, a wałeczek pęka poprzecznie to dany grunt jest średnio spoisty i 10%<f_i<20%,

-jeżeli na początku wałeczek jest bez połysku, a przy końcu badania zaczyna połyskiwać, a przy tym pęka poprzecznie, wówczas nazywamy go zwięzło spoistym o 20%<f_i<30%,

-w przypadku, gdy badana kulka gruntu od samego początku połyskuje, wówczas mamy do czynienia z gruntem bardzo spoistym o f_i>30%.

Rys. 1. Uformowana kulka z gruntu
Rys. 2. Wałeczek o średnicy 3mm
Rys. 3. Wałeczek spękany podłużnie	Rys. 4. Wałeczek spękany poprzecznie

Próba rozmakania:

Dla określenia zawartości frakcji piaskowej i pyłowej stosuje się próbę rozcierania zanurzonej w wodzie bryłki gruntu spoistego w palcach.

Grunty zawierające >50% cząstek piaskowych, przy rozcieraniu pozostawiają między palcami dużo ostrych ziarenek piasku.

Grunty o zawartości >50% cząstek pyłowych mają mało wyczuwalne ziarnka piasku przy rozcieraniu.

Rozpoznawanie stanu gruntu:

Stan plastyczności gruntu spoistego określa się makroskopowo z ilości wałeczkowań. Jeżeli wałeczek pękł, na przykład przy drugim wałeczkowaniu to zapisujemy, że liczba wałeczkowań wynosiła 1, ponieważ na początku drugiego wałeczkowania wałeczek miał wilgotność bliską granicy plastyczności.

Stopień plastyczności liczymy wg wzoru:

gdzie:

1,25- ilość wody, jaką traci wałeczek przy jednokrotnym wałeczkowaniu w procentach,

X- liczba wałeczkowań,

1. aktywność koloidalna:

dla gruntów lodowcowych około 1,0,

dla glin pokrywowych i lessów od około 0,5 do 0,8,

dla iłów wysoce nasiąkliwych >1,5.

f_i- średnia zawartość frakcji iłowej w procentach.

Stan gruntu spoistego określa pewną zawartość układu cząstek tego gruntu, zależną od zawartości w nim wody oraz stanu fizycznego tych cząstek.

Wyróżniamy sześć stanów gruntu:

-zwarty (zw),

-półzwarty (pzw),

-twardoplastyczny (tpl),

-plastyczny (pl),

-miękkoplastyczny (mpl),

-płynny (pł).

Podział stanu gruntu wg stopnia plastyczności I_l:

a) twardoplastyczny (tpl) 0<I_l=<0,25

b) plastyczny (pl) 0,25<I­_l=<0,50

c) miękkoplastyczny (mpl) 0,50<I_l=<1,00

Stan gruntów spoistych wg próby wałeczkowania:

Spoistość\^Stan	Półzwarty	Twardoplastyczny	Plastyczny	Miękkoplastyczny	Płynny
Mało spoisty	X=0	X=1	X=2	X>2	Grunt rozmazuje się w trakcie wałeczkowania
Średnio spoisty	X=0	X<2	2=<X=<4	X>4
Zwięzło spoisty	X=0	X<3	3=<X=<7	X>7
Bardzo spoisty	X=0	X<5	5=<X=<10	X>10

Barwa gruntu:

Określa się ją na przełamie bryłki gruntu o naturalnej wilgotności. Barwę zasadniczą uzupełnia się określeniem odcienia i intensywności, np. grunt szary z odcieniem jasnożółtym, czyli grunt jasno-żółto-szary, gdzie barwa zasadnicza pojawia się na ostatnim miejscu.

Wilgotność gruntu:

Oznaczamy ją w następujący sposób:

Dla gruntu spoistego:

1. suchy- nie zawilgaca palców, grunt przy nacisku nie odkształca się plastycznie.

2. mało wilgotny- nie zawilgaca palców, grunt odkształca się plastycznie.

3. wilgotny- papier lub palce przyłożone do gruntu stają się wilgotne.

4. mokry- przy ściskaniu gruntu w dłoni odsącza się woda.

5. nawodniony- gdy z gruntu płynnego lub nasyconego wodą, woda odsącza się grawitacyjnie.

Dla gruntu sypkiego:

1. suchy- gdy nie wykazuje śladu wilgoci, a przy przesypywaniu kurzy się.

2. wilgotny- gdy zostawia ślad na papierze lub dłoni.

3. nawodniony- gdy woda odsącza się z niego samoczynnie.

Określenie zawartości węglana wapnia- CaCO₃:

Obecność węglanów w gruntach powoduje ich silną agresję, co w zasadniczy sposób może wpłynąć na inżyniersko-geologiczne właściwości tych gruntów.

Zawartość CaCO₃ ustalamy na podstawie obserwacji reakcji gruntu po skropieniu go 20% roztworem HCl.

Zgodnie z polską normą PN-88/B-04481:

1. gdy grunt burzy się intensywnie i długo, określa się go jako silnie wapnisty

>5% CaCO₃, IV klasa.

2. gdy grunt burzy się intensywnie, lecz krótko określa się go jako wapnisty

3-5% CaCO_3­, III klasa.

3. gdy grunt burzy się słabo i krótko, określa się go jako słabo wapnisty

1-3% CaCO₃, II klasa.

4. gdy nie burzy, albo wykazuje tylko ślady reakcji, określa się go jako bezwapnisty

<1% CaCO₃, I klasa.

---